Question

6．將7.6g的鎂、銅合金加入到100mL某濃度硝酸溶液中，兩者恰好完全反應(yīng)，假設(shè)反應(yīng)過程中還原產(chǎn)物全部是NO，向所得溶液中加入物質(zhì)的量濃度為3mol•L^-1的NaOH溶液至沉淀完全，測得生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量增加5.1g，試計算：
（1）完全沉淀時所消耗的NaOH溶液的體積
（2）合金中銅和鎂的質(zhì)量各為多少
（3）該硝酸的濃度為多少．

Answer 1

分析 將鎂和銅合金加入到稀HNO₃中，二者恰好反應(yīng)，金屬、硝酸都沒有剩余，反應(yīng)中還原產(chǎn)物只有NO，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+8HNO₃（�。┄T3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
向反應(yīng)后的溶液中加入3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，發(fā)生反應(yīng)：Mg（NO₃）₂+2NaOH═Mg（OH）₂↓+2NaNO₃、Cu（NO₃）₂+2NaOH═Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀為氫氧化鎂和氫氧化銅，生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量增加5.1g，則氫氧化鎂和氫氧化銅含有氫氧根的質(zhì)量為5.1g．
（1）計算氫氧根的物質(zhì)的量，可得消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算需要?dú)溲趸�鈉溶液體積；
（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則鎂和銅的總的物質(zhì)的量等于氫氧根的物質(zhì)的量，結(jié)合金屬的總質(zhì)量列方程計算；
（3）根據(jù)方程式可知參加反應(yīng)的n（HNO₃）=$\frac{8}{3}$n（金屬），進(jìn)而計算硝酸物質(zhì)的量濃度．

解答 解：將鎂和銅合金加入到稀HNO₃中，二者恰好反應(yīng)，金屬、硝酸都沒有剩余，反應(yīng)中還原產(chǎn)物只有NO，發(fā)生反應(yīng)：3Mg+8HNO₃（�。┄T3Mg（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Cu+8HNO₃（�。┄T3Cu（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O；
向反應(yīng)后的溶液中加入3mol/L NaOH溶液至沉淀完全，發(fā)生反應(yīng)：Mg（NO₃）₂+2NaOH═Mg（OH）₂↓+2NaNO₃、Cu（NO₃）₂+2NaOH═Cu（OH）₂↓+2NaNO₃，沉淀為氫氧化鎂和氫氧化銅，生成沉淀的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量增加5.1g，則氫氧化鎂和氫氧化銅含有氫氧根的質(zhì)量為5.1g．
（1）氫氧根的物質(zhì)的量為$\frac{5.1g}{17g/mol}$=0.3mol，則參加反應(yīng)氫氧化鈉的物質(zhì)的量等于0.3mol，需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積=0.3mol÷3mol/L=0.1L=100mL，
答：完全沉淀時所消耗的NaOH溶液的體積為100mL；
（2）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則鎂和銅的總的物質(zhì)的量為$\frac{0.3mol}{2}$=0.15mol，
設(shè)鎂和銅的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.15}\\{24x+64y=7.6}\end{array}\right.$
解得x=0.05，y=0.1
則鎂的質(zhì)量為0.05mol×24g/mol=1.2g，銅的質(zhì)量為0.1mol×64g/mol=6.4g，
答：鎂的質(zhì)量為1.2g，銅的質(zhì)量為6.4g；
（3）根據(jù)方程式可知參加反應(yīng)的n（HNO₃）=$\frac{8}{3}$n（金屬）=0.15mol×$\frac{8}{3}$=0.4mol，該硝酸的濃度為$\frac{0.4mol}{0.1L}$=4mol/L，
答：該硝酸的濃度為0.4mol/L．

點(diǎn)評 本題主要考查混合物有關(guān)計算，綜合考查學(xué)生的得失電子守恒、質(zhì)量守恒等綜合運(yùn)用和解決復(fù)雜問題的能力，是一道考查能力的好題，難度之大．